RB211发动机

航空用涡轮风扇发动机型号

RB211是罗尔斯罗伊斯股份有限公司生产的, 推力 介于37400-60600磅(166-270千牛)之间的高涵道比 涡轮风扇发动机 家族。最初发展的目的是做为 洛克希德·马丁公司 的 洛歇L-1011 (三星式 客机 )的动力装置,从1972年开始随着三星飞机的投入使用而开始服务,并且是该型飞机唯一的动力来源。研究RB211所花去的巨额资金使得罗尔斯罗伊斯有限公司于1971年破产,而之后被 女王陛下政府 国有化 才使得公司能够生存下来。

它是第一款三 定子和转子 涡轮 发动机 ,这也使得 劳斯莱斯汽车有限公司 在 航空器 发动机领域才能够由一个小玩家变成世界级的竞争者。20世纪90年代,RB211被其概念的继承者遄达系列发动机(Trent)所取代。

系列介绍

20 世纪 60 年代末,随着宽体 客机 的出现, 罗尔斯·罗伊斯 公司开始为 洛克希德·马丁公司 的 L-1011 ( TriStar )客机发展 RB211 发动机。该发动机采用独特的三转子 涡轮风扇发动机 概念,罗尔斯·罗伊斯公司为此投入巨额资金,但这种发动机的发展并不顺利,并导致罗尔斯·罗伊斯公司陷入了财务危机并最终破产,于 1971 年被收为国有。(到 1987 年,罗尔斯 · 罗伊斯公司重新归为私有)随后的破产改组,政府将 航空发动机 部分独立出来,其重新恢复生机。 RB211 发动机 系列对此前产生的问题经过不断改进后也逐渐受到市场的欢迎,三 定子和转子 的特点也得以显现,可使发动机的机械简化,与同级别发动机相比,具备更少的 级数 、更少的组成零件及简单的系统,可靠性较高,也有利于日后的维护。

诞生过程

背景

在1966年, 美国航空 宣布他们需要一种座英里成本更低的新型双发中短程 客机 。而飞机制造商们希望能再有至少一家 东航浙江公司 赞同这种主意,他们才进行开发。恰好美国东方航空对此也有兴趣,不过他们希望这种新飞机拥有更长的航程,而在那个时代,对于这种长航程 客机 的必须使用三发来满足冗余度的需求。其他航空公司也还是对三发的客机感兴趣。 洛克希德·马丁公司 和 道格拉斯飞机公司 各自推出了自己的新型飞机: 洛歇L-1011 三星电子 飞机和 麦道DC-10 。这两款飞机都是300座级三发宽体双通道,能横跨美洲大陆的中远程客机。

这些新型飞机都需要新 发动机 。而这个时期发动机技术取得了极大的进步,即从低涵道改为高涵道。这使得发动机可以提供更大的 推力 ,并且更加省油,更加安静。 劳斯莱斯汽车有限公司 曾经想发展一种推力为45000磅(200千牛)的新型发动机来用在升级版的 三叉戟客机 上,即 RB178 ,不过失败了。这项计划在后来又发展为为 空客A300 提供动力的,推力为47500磅(211千牛) RB207 ,不过后来取消了。于是罗尔斯·罗伊斯就专心进行它的 RB211 研发计划。

于此同时,罗尔斯·罗伊斯还在进行它的三 定子和转子 涡轮发动机 的研究。这种 发动机 被认为可以提供更高的工作效率。这种配置下,涡轮发动机中有三组不同的涡轮,分别驱动三组不同的压气机,以不同的速度旋转。这种情况下,不同的压气机都可以工作在最佳转速。不过三转子的设计虽然更加紧凑和坚固,但是其复杂的结构也增加了制造维护的难度。这时有好几种三转子的设计正在进行,包括用来取代 斯贝发动机 的,设计 推力 在10000磅(44千牛)的RB203。

设计

在1967年6月23日, 劳斯莱斯汽车有限公司 向 洛克希德·马丁公司 提供了为L-1011 三星电子 飞机设计的RB211-06型 发动机 的设计。这种新发动机可以提供33260磅(147.9千牛)的额定推力,并且使用了很多发 动机的新技术:源自RB207的可以提供大功率的高涵道比设计,以及源自RB203的三 定子和转子 设计。除此之外,也有一些全新的技术。风扇就是使用全新的,被称作“海菲尔(hyfil)”碳纤维复合材料制成。这样的节省的重量和全用金属制成的风扇相当,从而增大了发动机的推重比,这是一个很大的优势。 劳斯莱斯汽车有限公司 公司承诺在1971年将 RB211 投入使用,尽管他们知道要在这么短的时间内增添这么多新技术是一项挑战。

洛克希德·马丁公司 认为这种新 发动机 的使用会让 洛歇L-1011 与 麦道DC-10 相比具有很大的优势。然而, 道格拉斯飞机公司 在1967年10月也同样收到了 罗尔斯·罗伊斯 请求让DC-10装上 推力 为3400磅(157千牛)的RB211-10型发动机的建议。紧随其后的就是一场场激烈的谈判,既在飞机制造商洛克希德公司和道格拉斯公司之间,也在发动机提供方 劳斯莱斯汽车有限公司 、GE和普惠之间,还在 美国 的各大 东航浙江公司 之间。在这期间,价格越谈越低,推力越报越高。在1968年年初的时候,罗尔斯·罗伊斯能提供推力40600磅(181千牛)的RB211-18。而最后1968年3月29日,在收到94架L-1011订单之后, 洛克希德·马丁公司 决定选用 罗尔斯·罗伊斯 公司的RB211-22 发动机 ,并订购了150对。

测试

RB211 的复杂使得它的开发和测试耗时很长。1969年秋天,在努力满足性能要求的情况下, 劳斯莱斯汽车有限公司 不得不承认,发动机 推力 不足,并且超重,而且油耗过高。这种情况还在进一步恶化。1970年5月,在对海菲尔制成的风扇进行的测试中,没有通过鸟击测试。幸好罗尔斯·罗伊斯为了研究了一种钛叶片,作为海菲力的 替代品 。不过这意味着额外的成本和更大的重量。这也带来了技术上的问题。人们发现这些钛坯料只有一面的质量满足风扇叶片的制造要求。

到了1970年9月, 劳斯莱斯汽车有限公司 向 女王陛下政府 报告, RB211 的开发已经花掉1.703亿英镑——几乎是原计划的两倍。此外,RB211的制造成本预估已经超过230375 英镑 该项目正在进入危机。

系列产品

RB211-22系列

• 三 定子和转子

• 5.0的高涵道比

• 单级宽弦风扇

• 七级中压压气机

• 六级高压压气机

• 18喷嘴的单 环形 燃烧室

• 单级高压涡轮

• 单级中压涡轮

• 三级低压涡轮

RB211-524系列

• 三转子

• 4.1 - 4.3的高涵道比

• 单级宽弦风扇

• 七级中压压气机

• 六级高压压气机

• 18(G/H-T是24)喷嘴的单环形燃烧室

• 单级高压涡轮

• 单级中压涡轮

• 三级低压涡轮

RB211-535系列

• 三 定子和转子

• 4.3-4.4的高涵道比

• 单级宽弦风扇

• 六级中压压气机

• 六级高压压气机

• 18(新版本E4是24)喷嘴的单 环形 燃烧室

• 单级高压涡轮

• 单级中压涡轮

• 三级低压涡轮

-535E4不但使用了新型中压压气机,而且率先使用了宽弦无凸肩(凸台)空心叶片,这使得风扇 气动 效率有所提高,并降低了生产成本。除此之外,它也使用了许多新材料,比如使用在高压压气机和风扇上的 TC4 ,使用在 发动机 短舱上的 碳纤维 复合材料 。而其后的发动机又配备了一些来自-524系列的新功能,比如FADEC。

性能参数

参考资料

  1. 罗尔斯·罗伊斯商用航空发动机剖视图大全 澎湃新闻 2024-04-20
  2. 8款大受欢迎的涡扇发动机,来认识一下吧 澎湃新闻 2024-04-20